[發(fā)明專利]一種高精準顯微圖像自動聚焦方法及系統(tǒng)、計算機設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110268972.9
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112995517B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設計）人: 向北海;丁凡;許會
• 申請（專利權）人: 湖南國科智瞳科技有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 陳俊好

本發(fā)明公開一種高精準顯微圖像自動聚焦方法及系統(tǒng)、計算機設備，該方法基于顯微圖像感興趣區(qū)域來計算顯微圖像的清晰度值，可以提高單幅顯微圖像清晰度計算的準確度，同時節(jié)省計算時間，提高計算效率；基于感興趣區(qū)域在顯微圖像中的位置計算相鄰視野顯微圖像重疊區(qū)域的大小，從而動態(tài)調整重疊區(qū)域的寬度，一方面可以確保重疊區(qū)域包含足夠的紋理信息，使顯微圖像清晰度計算準確，另一方面可以提高計算效率；本發(fā)明考慮到相鄰視野間重疊區(qū)域顯微圖像內容相同，且相鄰視野間位置變化不大，聚焦位置基本不變，因此采用上一視野得到的最佳聚焦位置作為當前視野的預聚焦位置，可顯著節(jié)省聚焦所需的時間。

技術領域

本發(fā)明涉及顯微圖像處理技術領域，尤其是一種高精準顯微圖像自動聚焦方法及系統(tǒng)、計算機設備。

背景技術

從十七世紀初制造出第一臺光學顯微鏡，到二十世紀初設計出第一臺透視電子顯微鏡，人類對微觀世界的探索逐漸深入。隨著電子技術的迅猛發(fā)展，一些透射電子顯微鏡的分辨率能夠達到亞埃級，人們可以清晰的看到原子的結構。由于獲得的圖像分辨率越來越高，顯微鏡逐漸在醫(yī)學研究和生物學等領域中被廣泛使用。隨之也帶來一個問題，得到的圖像分辨率越高，顯微鏡的景深越小。在小景深條件下，樣本表面任何輕微的起伏或硬件平臺任何的精度缺陷都會導致無法獲取到清晰圖像，尤其是在全樣本大范圍視野掃描過程中，圖像質量及掃描速度更是無法有效保證，這已經成為目前制約顯微圖像數字化及人工智能識別中的一個極為關鍵的因素。因此，在極小景深條件下，如何基于圖像數據反饋進行光路系統(tǒng)在焦狀態(tài)評估，并能在全樣本數千個視野高速掃描過程中保持圖像的在焦狀態(tài)，是目前急需解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種高精準顯微圖像自動聚焦方法及系統(tǒng)、計算機設備，用于克服現有技術中在極小景深條件下無法兼顧掃描速度和圖像質量等缺陷。

為實現上述目的，本發(fā)明提出一種高精準顯微圖像自動聚焦方法，包括：

S1：采集當前視野下的N張顯微圖像，根據感興趣區(qū)域計算所述顯微圖像的清晰度值，將最大清晰度值對應的顯微圖像作為當前視野下的聚焦顯微圖像，所述聚焦顯微圖像對應的Z軸位置作為當前視野下的最佳聚焦位置；

S2：將玻片載物臺移動到下一視野，并將上一視野得到的最佳聚焦位置作為當前視野的預聚焦位置，在預聚焦位置采集當前視野的預聚焦顯微圖像，預聚焦顯微圖像與上一視野的聚焦顯微圖像具有相互重疊區(qū)域；相互重疊區(qū)域的大小根據上一視野的聚焦顯微圖像的感興趣區(qū)域的位置進行調整；

S3：分別計算預聚焦顯微圖像與上一視野的聚焦顯微圖像中相互重疊區(qū)域的清晰度值，獲得預聚焦顯微圖像與上一視野的聚焦顯微圖像中相互重疊區(qū)域的清晰度差值；

S4：將所述清晰度差值與預先設定的閾值進行比較，若所述清晰度差值小于預先設定的閾值，則將預聚焦位置作為最佳聚焦位置，預聚焦顯微圖像作為聚焦顯微圖像，并返回繼續(xù)執(zhí)行S2；若所述清晰度差值大于預設的閾值，則往下執(zhí)行S5；

S5：計算顯微鏡物鏡沿Z軸方向的移動步長，并計算上一視野聚焦顯微圖像和當前視野預聚焦顯微圖像中相互重疊區(qū)域的差值圖像，根據所述差值圖像計算所述差值圖像的特征值，根據所述特征值判定當前視野的失焦方向；

S6：根據所述失焦方向和移動步長移動顯微鏡物鏡，并重新采集當前視野的顯微圖像作為預聚焦顯微圖像，并返回執(zhí)行S3和S4。

為實現上述目的，本發(fā)明提出一種高精準顯微圖像自動聚焦系統(tǒng)，包括：

初始聚焦模塊，用于采集當前視野下的N張顯微圖像，根據感興趣區(qū)域計算所述顯微圖像的清晰度值，將最大清晰度值對應的顯微圖像作為當前視野下的聚焦顯微圖像，所述聚焦顯微圖像對應的Z軸位置作為當前視野下的最佳聚焦位置；